Para obter um bom resultado nas questões de física do Enem, entender sobre a ondulatória e seus princípios é fundamental. Assim, é necessário compreender os principais conceitos relacionados às ondas, e como classificá-las é um dos primeiros passos.
Podemos realizar a classificação das ondas de três formas principais: com base na natureza das ondas, em relação a direção da vibração e com base no número de direções em que a onda se propaga. Assim, você acompanhará a seguir cada uma destas classificações, mencionando os exemplos mais importantes de cada situação.
- Classificação das ondas conforme a natureza
- Classificação das ondas com base na direção de vibração
- Classificação das ondas baseado nas direções de propagação
- Por quê, Porquê, Porque e Por que: aprenda a diferença entre cada um para não errar no Enem!
- O que é SiSU?
- Leia mais:
Classificação das ondas conforme a natureza
A classificação das ondas de acordo com a sua natureza é baseada na forma de energia que estas ondas são feitas. Neste caso, podemos classificá-las como ondas mecânicas ou eletromagnéticas:
- Ondas mecânicas: As ondas mecânicas são aquelas que necessitam de um meio material para se propagarem. Estas ondas são produzidas por estímulos mecânicos e, consequentemente, não conseguem se propagar no vácuo. O exemplo mais comum de ondas mecânicas são as ondas sonoras.
- Ondas eletromagnéticas: Já as ondas eletromagnéticas são produzidas por variações que ocorrem em campos elétricos e magnéticos. Estas ondas são capazes de se propagar no vácuo, e a luz visível é o principal exemplo de ondas eletromagnéticas.
Classificação das ondas com base na direção de vibração
Baseado nas direções de vibração, as ondas podem ser classificadas em longitudinais e transversais.
- Ondas longitudinais: As ondas longitudinais são aquelas em que a direção de vibração da onda e a direção de propagação da onda são os mesmos. A grande maioria das ondas mecânicas são classificadas como ondas longitudinais, sendo novamente as ondas sonoras o exemplo com maior aplicação.
- Ondas transversais: As ondas transversais são aquelas em que a direção de propagação e a direção de vibração das ondas são perpendiculares, ou seja, formam um ângulo de 90° entre si. Todas as ondas eletromagnéticas são classificadas como ondas transversais.
Classificação das ondas baseado nas direções de propagação
Por último, podemos classificar as ondas de acordo com o número de direções de propagação de um pulso ou onda. Neste caso, as ondas podem ser unidimensionais, bidimensionais ou tridimensionais.
- Ondas unidimensionais: As ondas unidimensionais são aquelas que possuem uma única direção de propagação. Por exemplo, o pulso produzido em uma corda é uma onda unidimensional.
- Ondas bidimensionais: As ondas bidimensionais são aquelas que possuem duas direções de propagação. Por exemplo, as ondas produzidas quando se atira uma pedra em um lago são ondas bidimensionais.
- Ondas tridimensionais: As ondas tridimensionais são aquelas que se propagam em todas as direções. Por exemplo, a ondas sonoras são classificadas como tridimensionais, uma vez que se propagam em todas as direções.
Dessa maneira, foram apresentadas ao longo desta publicação as classificações das ondas de acordo com a sua natureza, com a direção de vibração e também de acordo com as direções de propagação. Entender estas classificações é muito importante para quem deseja participar do Enem, uma vez que possibilita ao aluno compreender fenômenos mais complexos.
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Por quê, Porquê, Porque e Por que: aprenda a diferença entre cada um para não errar no Enem!
O que é SiSU?
É o sistema informatizado do MEC por meio do qual instituições públicas de ensino superior (federais e estaduais) oferecem vagas a candidatos participantes do Enem (Exame Nacional do Ensino Médio).
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Ondas sonoras são vibrações que ao penetrarem no nosso ouvido produzem sensações auditivas.
Somos capazes de perceber sons com frequência entre 20 Hz até 20000 Hz.
Sons com frequência abaixo de 20 Hz são chamados de infrassom e acima de 20000 Hz chamados de ultrassom.
Características
- As ondas sonoras são ondas mecânicas, desta forma necessitam de um meio material para se propagarem.
- São longitudinais, ou seja, a direção da propagação é a mesma da direção da vibração.
- São tridimensionais, pois se propagam em todas as direções.
Velocidade do som
O som se propaga nos meios sólidos, líquidos e gasosos. O valor da velocidade do som depende do meio material em que se propaga, sendo maior nos sólidos e menor nos meios gasosos.
A velocidade do som depende também da temperatura do meio. Quanto maior a temperatura, maior será sua velocidade.
No ar, à temperatura de 20 °C, a velocidade do som é de aproximadamente 340 m/s.
Veja também Velocidade do Som
Fórmulas
Para calcular a velocidade do som, conhecendo a distância percorrida em um intervalo de tempo, usamos a fórmula do movimento uniforme:
Onde,
vs: velocidade do som
∆s:
distância percorrida
t: intervalo de tempo
A velocidade do som pode ainda ser encontrada usando-se a equação fundamental das ondas:
Onde,
vs: velocidade do
som
ƛ: comprimento de onda
f: frequência da onda sonora
Intensidade, Altura e Timbre
Intensidade Sonora
Relacionada com a amplitude da onda sonora, a intensidade representa o volume do som. Assim sendo, quanto maior for a energia de vibração da fonte que emite a onda, mais intenso será o som.
O nível sonoro é uma grandeza física relacionada com a sensação auditiva que a onda sonora provoca.
A unidade de medida do nível sonoro é o bel (em homenagem a Graham Bell, inventor do telefone). Sendo mais comum o uso do submúltiplo, decibel.
Pessoas expostas a elevado nível sonoro podem apresentar diversos sintomas, tais como: intolerância a sons intensos, tontura, otalgia, zumbido e perda auditiva.
Altura
A altura do som está relacionada com a sua frequência. O som pode ser grave (baixa frequência) ou agudo (alta frequência).
A voz dos homens apresenta uma frequência menor que a voz das mulheres. Por isso, a voz masculina é classificada como grave e a feminina aguda.
As notas musicais são caracterizadas pela frequência.
Timbre
É a característica do som que nos permite distinguir dois sons de mesma altura e intensidade, mas que foram produzidos por fontes diferentes.
O som produzido por um instrumento musical é uma composição de várias ondas sonoras, o que dará o timbre característico do instrumento.
Reflexão das ondas sonoras
O som se propaga em todas as direções. Desta forma, o som que ouvimos é o resultado do som que foi emitido pela fonte sonora e também o que foi refletido pelas diferentes superfícies que nos cercam.
A diferença do tempo de chegada do som emitido e do refletido aos nossos ouvidos normalmente é muito pequena. Neste caso, ouvimos apenas um reforço do som.
Nosso ouvido é capaz de distinguir dois sons como distintos quando o tempo entre eles é maior que 0,1 s. Assim, quando estamos a uma certa distância de um obstáculo, pode ocorrer o que chamamos de eco.
Efeito Doppler
É um efeito percebido por um observador quando existe um movimento relativo entre ele e a fonte emissora do som.
Quando o observador se aproxima da fonte, o som recebido é mais agudo (maior frequência). Ao se afastar, o som parece mais grave (menor frequência).
Um exemplo deste efeito é o som que ouvimos dos carros durante em uma corrida de fórmula 1.
Saiba mais sobre: Efeito Doppler.
Para saber mais:
- Ondas
- Ondas Mecânicas
- Audição
- Notas musicais
- Fórmulas de Física
- Física no Enem
Exercícios resolvidos
1. Enem (2016)
As notas musicais podem ser agrupadas de modo a formar um conjunto. Esse conjunto pode formar uma escala musical. Dentre as diversas escalas existentes, a mais difundida é a escala diatônica, que utiliza as notas denominadas dó, ré, mi, fá, sol, lá e si. Essas notas estão organizadas em ordem crescente de alturas, sendo a nota dó a mais baixa e a nota si a mais alta. Considerando uma mesma oitava, a nota si é a que tem menor
a) amplitude
b) frequência
c) velocidade
d) intensidade
e) comprimento de onda
Ver Resposta
Alternativa e) comprimento de onda
2. Enem (2013)
Em um piano, o Dó central e a próxima nota Dó (Dó maior) apresentam sons parecidos, mas não idênticos. É possível utilizar programas computacionais para expressar o formato dessas ondas sonoras em cada uma das situações como apresentado nas figuras, em que estão indicados intervalos de tempo idênticos (T).
A razão entre as
frequências do Dó central e do Dó maior é de:
a) 1/2
b) 2
c) 1
d) 1/4
e) 4
Ver Resposta
Alternativa a) 1/2
Bacharel em Meteorologia pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) em 1992, Licenciada em Matemática pela Universidade Federal Fluminense (UFF) em 2006 e Pós-Graduada em Ensino de Física pela Universidade Cruzeiro do Sul em 2011.